§ 49. Изучение твердого стока

Изучение твердого стока включает: определение расхода взвешенных, донных и растворенных наносов, вычисление суммарного стока наносов и определение их механического состава.

Из § 43 известно, что расход взвешенных наносов . Следовательно, чтобы найти r необходимо определить относительную мутность и знать расход воды. Как определяется последний, рассмотрено выше. Для определения относительной мутности приме­няют специальные приборы-батометры.

Батометры бывают мгновенного и длительного наполнения. В настоящее время преимущественно используются батометры длитель­ного наполнения, поскольку они дают возможность получить осредненные значения мутности; в противоположность им батометры

мгновенного наполнения не в состоянии учесть пульсации в отно­сительной мутности, в связи с чем они дают искаженные результаты и потому имеют ограниченное применение.

Среди батометров длительного наполнения наибольшее использование получили батометры-бутылки. Как видно из рис. 96, этот батометр состоит из бутылки 1, в горловину которой вставлены две трубки: водозаборная 2 и трубка <?, отводящая воздух; к бутылке для утяжеления крепятся грузы 4, а если батометр опускается на тросе, то к нему укрепляется еще и хвост 5. Диаметр трубок, вставляемых в бутылку, сменный: он зависит от скорости течения.

Исследования, проведенные с батометрами-бутылками, показали, что они не отличаются высокой точностью, так как какая-то часть наносов обходит входное отверстие водозаборной трубки. Более совершенным прибором для определения мутности является вакуумный батометр, но устройство его значительно сложней.

Методика работы с батометром может быть различной. Чаще это так называемый детальный или суммарный способ.

При детальном способе анализы проб воды берут с тех же глубин, на которых измеряют скорости, и полученные данные анализируют для каждой точки отдельно. Заметим, однако, что какой-то типовой эпюры распределения мутности по глубине и в живом сече-нии, как это имеет место с эпюрой скоростей, не существует. Можно построить лишь эпюру, присущую только данному живому сечению и данной вертикали. Среднее значение мутности приближенно считают на глубине 0,5h—0,6h.

При суммарном способе анализы проб воды также берут c разных глубин, чаще на 0,2h и 0,8h, но сливают воду в одну посуду и в итоге определяют осредненное значение мутности. Если мутность оказывается менее 20 г/м³, то также поступают с пробами, отобран­ными в отдельных точках живого сечения, в итоге находят суммарную мутность для всего изучаемого створа.

Число вертикалей в живом сечении назначают равным числу скоростных, но если последних больше шести, то наблюдения ведут через одну вертикаль. Впрочем, допускается не только иное распо­ложение вертикалей для взятия проб, но и наблюдения на другом створе, в некотором удалении от створа, где определялись расходы. Требуется лишь, чтобы скорости течения на створе обеспечивали хорошее перемешивание воды и наносов.

Для определения расхода взвешенных наносов рекомендуется нести измерения в следующие сроки: летом — 2 раза в месяц, зимой 1 раз в месяц. В период половодий и паводков число ежемесячных измерений должно увеличиваться.

Выделение наносов из воды осуществляется фильтрованием через специальный беззольный фильтр или отстаиванием. Последующие вычисления расхода взвешенных наносов производят графоанали­тическим или аналитическим способом. Эти вычисления весьма схожи с описанным ранее графоаналитическим способом вычисления расходов воды.

Для вычисления стока взвешенных наносов необходимо регулярно определять расходы наносов при разных уровнях; на их основе следует построить кривую г — / (Q) связи расходов Q воды и рас­хода r наносов; по этой кривой, имеющей достаточно сложный вид, зная среднесуточные расходы воды, определяют среднесуточные расходы взвешенных наносов. Сток взвешенных наносов подсчи­тывают по формуле, приведенной в § 43.

В те же сроки, когда ведут измерения взвешенных наносов, определяют и расход донных наносов.

Для улавливания донных наносов применяются различные по конструкции батометры, из которых наиболее употребительные батометр «Дон» для улавливания мелких влекомых песчаных наносов и батометр ГГИ (Государственного гидрологического института) Для крупных гравелистых и галечных фракций (рис. 97).

Батометр при измерении донных наносов опускают на дно на каждой скоростной вертикали и производят серию из 3—5 последо­вательных наблюдений, изменяя продолжительность пребывания батометра у дна от 10—20 с до нескольких минут.

Задержанные батометром наносы помещают в мерный сосуд для определения их объема. Последующая обработка наносов сводится к их высушиванию, взвешиванию, подсчету объемного веса и определению механического состава.

По измеренным значениям расходов донных наносов определяется для каждой вертикали элементарный расход, т. е. расход наноса в 1 с, приходящийся на 1 пог. м ширины реки. По элементарным расходам с известными расстояниями между вертикалями

вычисляют полный расход g донных наносов

Подсчет стока донных наносов ведется на основе кривой связи = f(Q), по которой, зная среднесуточные расходы воды, можно найти и среднесуточные расходы донных наносов, а уже по ним и сток G (годовой) наносов

Учет донных наносов производят с невысокой точностью вследствие несовершенства применяемых приборов, изменения расхода донных наносов по ширине реки и ненадежности связи G = = f(Q). Однако большого практического значения это обстоятельство не имеет, так как донные наносы составляют около 5% от стока взве- шенных наносов.

Если требуется учесть сток растворенных наносов, то поступают следующим образом.

Осветленную после отстоя или. профильтрованную воду (при выделении взвешенных наносов) выпаривают, остается при этом остаток — растворенные наносы. Дальнейшая обработка растворенных наносов ведется аналогично взвешенным.